【摘要】：在沼氣等清潔能源的安全應(yīng)用中,硫化氫的去除是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。與化學(xué)脫硫法相比,生物法脫硫由于條件溫和、硫化氫去除比例高、無需催化劑,消耗能量少,并且很少產(chǎn)生廢液等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛應(yīng)用。堿法生物脫硫具有主要氧化產(chǎn)物是單質(zhì)S,對(duì)H_2S的吸收效率高,停留時(shí)間短,硫化氫吸收塔的體積小等優(yōu)點(diǎn)。為了加快生物脫硫技術(shù)的研發(fā),對(duì)帕克公司的生物脫硫工程進(jìn)行調(diào)研。該工程沼氣流量為10000 m~3/d,沼氣中H_2S濃度為3000 ppm,沼氣處理后H_2S的去除率為96.7%。運(yùn)行過程中循環(huán)液的鹽度高達(dá)2.72%。帕克公司堿法生物脫硫使用的營(yíng)養(yǎng)鹽與前期實(shí)驗(yàn)室使用的營(yíng)養(yǎng)鹽主要成份基本一致,溶液中KH_2PO_4、MgSO_4和CO(NH_2)_2的質(zhì)量比為0.48:0.30:0.22。針對(duì)堿法生物脫硫過程中硫化物氧化產(chǎn)物難以控制的問題,在一個(gè)批量反應(yīng)器中研究了硫化物濃度、鹽度、DO、溫度、ORP等運(yùn)行參數(shù)對(duì)堿法生物脫硫效果的影響。結(jié)果表明,當(dāng)硫化物初始濃度為500 mg/L時(shí),脫硫效率的變化可分為快速去除、停頓和慢速去除三個(gè)階段:快速去除階段約50 min,硫化物濃度快速降低至320 mg/L左右,pH由7.0升高至8.6;停頓階段約80 min,硫化物濃度停留在320～280 mg/L,pH緩慢下降;慢速去除階段硫化物濃度可以勻速地降至10 mg/L以下,脫硫效率低,pH進(jìn)一步降低。快速去除階段脫硫效率高,并且單質(zhì)硫生成率更大,此時(shí)反應(yīng)器中ORP值穩(wěn)定保持在-400 mV左右。鹽度在3.5%以內(nèi)、反應(yīng)溫度為30℃、DO濃度2 mg/L,通過控制ORP值為-400 mV左右,可使脫硫反應(yīng)持續(xù)保持在快速去除階段,實(shí)現(xiàn)高效脫硫。某沼氣生物脫硫工程日處理沼氣36000m~3,H_2S的含量5000ppm,對(duì)其沼氣生物脫硫的吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算,吸收塔選擇50 mm塑料鮑爾環(huán)填料,氣液比為11.63:1,吸收劑流量為128.40 m~3/h,塔徑為1800 mm,填料高8.8 m,總壓降為774.2 pa。以生物脫硫工程中硫化氫被吸收過程為模擬對(duì)象,使用Aspen Plus流程模擬軟件對(duì)該過程進(jìn)行模擬分析,結(jié)果顯示最優(yōu)氣液比為11.55:1,即吸收劑流量為130.25 m~3/h。對(duì)填料進(jìn)行校核,結(jié)果表明,當(dāng)塔徑為1.7 m,填料為50 mm塑料鮑爾環(huán)時(shí),處理后沼氣中的H_2S氣體摩爾分率小于1.5×10~(-4),模擬結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相穩(wěn)合,設(shè)計(jì)計(jì)算吸收塔參數(shù)是合理的。根據(jù)優(yōu)化參數(shù),設(shè)計(jì)了沼氣脫硫生物系統(tǒng),脫硫系統(tǒng)由硫化氫吸收塔、生物再生反應(yīng)器、曝氣裝置、加藥裝置、循環(huán)水裝置、加熱制冷裝置及相關(guān)輔助設(shè)備和儀器儀表等部分組成。吸收塔塔高16 m,塔徑為1.8 m,生物反應(yīng)器總高度3.5 m,半徑2.4 m。其強(qiáng)度設(shè)計(jì)和穩(wěn)定結(jié)果滿足要求。此外對(duì)生物脫硫系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析,結(jié)果表明每處理1 m~3沼氣需0.023元。對(duì)沼氣生物脫硫工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,在調(diào)試17天后脫硫效率逐漸上升至95.30%。調(diào)試過程中DO濃度在1-2 mg/L之間,pH值控制為7.5-8.5之間,溫度控制為30℃,鹽度不高于3.5%。在生物脫硫系統(tǒng)平穩(wěn)高效運(yùn)行的階段,ORP值保持在-380 mV至-400 mV內(nèi),每天投加總堿量為75 kg,循環(huán)液的堿度保持在0.30 mol/L左右,脫硫后H_2S濃度小于150 ppm,生物脫硫系統(tǒng)運(yùn)行良好。
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2690034